钜大LARGE | 点击量：846次 | 2018年07月24日
新能源汽车的下一站——氢燃料电池
随着李克强总理5月份参观丰田的氢燃料电池汽车“Mirai”，氢燃料电池汽车迅速走进公众视野。
加氢3分钟，续航600公里。丰田“Mirai”直击纯电动汽车“充电时间”和“续航里程”两个最大“痛点”。加之新能源汽车612补贴新政，对低续航里程纯电动汽车补贴大幅退坡，让这份关注有了更多现实的考量。
氢燃料电池技术在业内变得炙手可热。不久前，青岛汉河集团股份有限公司旗下的青岛汉河新能源科技装备有限公司与中国科学院青岛生物能源与过程研究所达成合作，将致力于氢燃料电池的产业化研发，计划在2-3年内实现量产，推动氢燃料电池汽车的产业化。
其实，作为新能源汽车技术路线之一，氢燃料电池汽车与纯电动汽车几乎同时起步。早在1999年，清华大学汽车系就开发出了我国第一辆氢燃料电池观光车。但是受制于燃料电池的技术和成本，产业化的进程始终迟滞不前。在全球汽车产业中，也只有丰田等少数企业坚定地“选边”氢燃料电池汽车。
“目前我国氢燃料电池汽车仍处于示范阶段。”中科院青岛能源所研究员、储能系统控制与装备团队负责人李晓锦说。业内还在探索能支撑产业化的最佳燃料电池技术。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
氢燃料电池汽车的发展水平就像10年前的纯电动汽车一样。有很大的想象空间，但现实的制约因素也不容忽视，一位业内人士分析。
高企的电池成本
目前，纯电动汽车的领军者特斯拉在“充电时间”和“续航里程”方面达到的最高水平是30多分钟充满80%以上电量，续航约500公里。这已是纯电动汽车产业化的极限，但显然无法与氢燃料电池汽车加氢3分钟，续航600公里的参数相比。能量转化效率更高，且生成物为纯水，能真正做到零排放、零污染，是氢燃料电池与生俱来的优势。有专家就此认为它是新能源汽车的终极形态。
今年初，国外市场研究机构Infor－mationTrends公布报告称，2013-2017年全球氢燃料电池汽车累计销量为6475辆。即便丰田“Mirai”，也是在2014年底才实现量产，其2017年的产量也只有约3000辆。而2017年我国仅纯电动乘用车的销量就已达到46.8万辆。
“产业步伐慢，最主要还是氢燃料电池成本太高。”李晓锦说。
氢燃料电池汽车的电能来自氢燃料电池所产生的电化学反应，其原理是，利用氢气与氧气产生化学反应，生成电能。作为氢燃料电池汽车的核心，氢燃料电池的产业化水平直接决定氢燃料电池汽车的产业化水平。
据了解，氢燃料电池成本占整车成本的一半以上。多年来，丰田、本田等车企也都耗费了大量的时间和金钱来解决燃料电池的成本问题。丰田也曾表示，计划到2020年将电池的成本再砍半，到2025年降为目前的1/4。
而在我国，氢燃料电池的核心技术和关键部件仍然受制于人。清华大学氢燃料电池实验室主任王诚曾在接受媒体采访时表示，在去年我国生产的一千余辆氢燃料电池汽车中，催化剂大部分为进口，膜电极几乎全部进口。这两项均为氢燃料电池的关键部件。
当然，国内企业也在努力改变这一状况。潍柴动力就与德国博世合作，共同开发生产氢燃料电池及相关部件，大连新源动力则坚持自主研发，致力于氢燃料电池产业化。依托中科院青岛能源所，青岛汉河新能源科技装备有限公司也成为自主开发中的一员。青岛汉和集团董事长张大伟介绍，公司要在双极板、催化剂、膜电极等关键零部件方面进行研发，降低氢燃料电池的成本、提高电池的性能。
政策搅动下的爆发
技术的突破往往在某一时点突然爆发。“一手纯电动，一手氢燃料”是很多车企的技术策略。通用、大众、宝马、戴姆勒等国外车企都在做两手准备。在国内，更多的企业把“氢燃料电池”作为后备技术，先“电”后“氢”，在不断提升纯电动汽车性能的同时，涉足氢燃料电池汽车的研发。从产品来看，上汽集团在乘用车和商用车领域均有氢燃料电池车，而宇通客车、中通客车、福田汽车等则首先推出了氢燃料电池商用车。
业内不少人认为，两种技术路线将长期互补存在。中国汽车工业协会常务副会长董扬在接受媒体采访时表示，就当前技术状况，纯电动汽车更适用于城市、短途、乘用车，而氢燃料电池汽车更适用于长途、重载、商用车。而未来，谁将成为主流，唯有交给市场来回答。
这种按部就班、不温不火的状态，在2017年发生了改变。当年，我国氢燃料电池汽车的产量达到千余辆。企业布局产业上下游动作频频，投资密集。国际氢能协会副主席、清华大学核能与新能源技术研究院教授、国家973氢能项目首席科学家毛宗强统计，仅2017年氢燃料电池投资项目就达1000多亿元。因此，有人将2017年称为中国氢燃料电池汽车元年。
这种变化在很大程度上源于政策刺激。
在国家层面，氢能被明确规划为我国未来能源架构中的一个重要组成部分。相关部委陆续出台政策，如《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《汽车产业中长期发展规划》《“十三五”交通领域科技创新专项规划》等都将以氢燃料电池汽车为代表的燃料电池汽车作为未来的重点发展领域。根据目前的新能源汽车补贴政策，直到2020年，燃料电池的补贴都将不退坡。国家对氢燃料电池汽车的推动态度可见一斑。
今年初，山东省发布的新旧动能转换重大工程实施规划中也明确提出，要加快推动氢燃料电池汽车发展。不久前，青岛出台的《关于推进新旧动能转换重大工程的实施意见》提出，青岛要着力突破氢能及燃料电池重大关键技术，推进氢燃料电池产业化示范应用。
像曾经的纯电动汽车一样，政策红利将首先带来氢燃料电池汽车在商用车领域的爆发。毛宗强曾表示，在氢燃料电池小轿车方面，目前日本水平仍然领先，预计中国会在5-10年间追上日本水平。但是，商用车的门槛则相对要低得多。
有统计显示，去年我国生产的一千余辆氢燃料电池汽车均为商用车。在国家新能源汽车推广目录上，2017年进入当年新发布目录的燃料电池汽车共有10家车企的22个车型，全部为商用车，其中绝大部分为城市客车。
根据2016年工信部组织制定的《节能与新能源汽车技术路线图》，我国到2020年要首先实现在特定地区公共服务用车领域5000辆规模的示范应用，而到2030年方实现在私人乘用车、大型商用车领域百万辆规模的商业推广。
青岛汉河新能源科技装备有限公司也计划涉足商用车领域。张大伟介绍，公司将开发燃料电池城市客车，实现商业化生产并进行示范运行，目前正与青岛本地公交运营企业商讨合作事宜，计划在青岛的公共交通领域推广。
“加氢焦虑”是另一道坎
除了高企的电池成本，“加氢焦虑”是氢燃料电池汽车在推广中必须面对的一道难题。纯电动汽车需要有足够的充电桩配套，氢燃料电池汽车则需要有加氢站的配套。据不完全统计，目前我国已经建成并运营的加氢站数量仅为10余座，主要分布在北京、上海、广东等地。显然，这还不足以给市场带来信心。
“与氢燃料电池汽车本身的技术发展相比，加氢站的建设数量仍稍显逊色。”张大伟说。在他看来，加氢站的普及程度在很大程度上决定了氢燃料电池汽车的产业化进程。
事实上，自新能源汽车发展以来，人们就在探讨应该是“先有鸡，还是先有蛋”的问题。在纯电动汽车的发展中，很多充电桩运营企业一方面为了抢占市场，一方面依托国家补贴，先行建起了一批充电设施。但是，对氢燃料电池汽车的发展来说，问题或许没有这么简单。
单从成本来看，加氢站的建设难度就要远高于充电设施。据媒体报道，位于广东佛山市南海区丹灶镇的全国首个市场化建设运营的加氢站，耗资1550万元建成。该加氢站配置有储存区、加注区、加氢机等。中国科学院大连化学物理研究所研究员、全国燃料电池与液流电池标准委员会主任委员衣宝廉曾表示，不算土地，一座日加氢能力在200公斤的加氢站的建设成本至少在1500万元以上。而目前，建设一个快充桩的费用为万元左右，慢充桩的成本则要更低，且充电设施的建设更加灵活，既可以在停车场内加装若干个充电桩，也可以建设单独的充电站。
虽然，部分地区已经出台了加氢站建设的奖补政策，如广东的佛山市南海区出台的扶持办法提出，新建固定式加氢站最高补贴800万元，但其余的成本仍不是一笔小数目。而且，加氢站还涉及氢气来源、存储、运输等问题，这比电能的来源要复杂得多。
据李晓锦介绍，目前，国内在氢气长距离存储、运输方面的技术成本还亟待降低。在佛山市南海区丹灶镇的加氢站，由于考虑到运输成本，氢气主要来自半径200公里范围内的氢气生产企业。“从这一点上说，青岛有发展氢燃料电池汽车的天然优势。”他说。目前，我国氢气的来源主要有化石燃料转化制氢、氯碱厂副产氢以及水电解制氢等，而青岛在副产氢方面资源丰富。青岛海晶化工的副产氢可以直接作为氢气的来源，经过一些装置的加工后，即可使用。
不过，随着越来越多产业“大佬”的入局，国家提出的加氢站配套目标或许能提前完成。比如，在广东，中石化和中石油已与部分城市达成合作，建设加氢加油合建站项目。丰田也在中国建设了首座加氢站。按照国家《节能与新能源汽车技术路线图》提出的目标，到2020年，我国加氢站的数量要超过100座。而有业内人士预计，今年我国加氢站的数量就或将突破百座。
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